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1、考點42 曲線與方程、圓錐曲線的綜合應用
一、選擇題
1.(2011·山東高考理科·T8)已知雙曲線(a>0,b>0)的兩條漸近線均和圓C:x2+y2-6x+5=0相切,且雙曲線的右焦點為圓C的圓心,則該雙曲線的方程為
(A) (B) (C) (D)
【思路點撥】先求出圓C的圓心坐標(3,0),半徑r=2,再求出漸近線方程,由圓心到漸近線的距離等于半徑即可得到a,b的關系,再由雙曲線的右焦點為圓C的圓心知c=2,即可求出結果.
【精講精析】選A.雙曲線的漸近線方程為bx+ay=0和bx-ay=0,圓心為(3,0),半徑r=2.由圓心到直線的距離為所以4a2=5b2又因為
2、雙曲線的右焦點為圓C的圓心,所以c=3,即9=a2+b2 所以,a2=5,b2=4.
2.(2011·福建卷理科·T7)設圓錐曲線的兩個焦點分別為F1,F(xiàn)2,若曲線上存在點P滿足=4:3:2,則曲線的離心率等于( )
(A) (B)或2 (C)2 (D)
【思路點撥】根據(jù)=4:3:2,設出,然后按曲線為橢圓或者雙曲線,在中分別利用定義求離心率.
【精講精析】 選A. =4:3:2,
其中,.若圓錐曲線為橢圓,則,,若圓錐曲線為雙曲線,則
3. (2011·福建卷文科·T11)設圓錐曲線的兩個焦點分別為F1, F2
3、,若曲線上存在點P滿足::= 4:3:2,則曲線的離心率等于( )
(A) (B)
(C) (D)
【思路點撥】根據(jù)=4:3:2,設出,然后按曲線為橢圓或者雙曲線,在中分別利用定義求離心率.
【精講精析】選A. =4:3:2,
其中,.若圓錐曲線為橢圓,則,,若圓錐曲線為雙曲線,則
二、填空題
4.(2011·山東高考文科·T15)已知雙曲線和橢圓有相同的焦點,且雙曲線的離心率是橢圓離心率的兩倍,則雙曲線的方程為 .
【思路點撥】先求橢圓
4、焦點,即雙曲線的焦點,再由雙曲線的離心率是橢圓離心率的兩倍求出b,然后寫出雙曲線的方程.
【精講精析】由題意知雙曲線的焦點為(-,0)、(,0),即c=,又因為雙曲線的離心率為,所以a=2,故b2=3,所以雙曲線的方程為
5.(2011·北京高考理科·T14)曲線C是平面內與兩個定點和的距離的積等于常數(shù)的點的軌跡.給出下列三個結論:
①曲線C過坐標原點;
②曲線C關于坐標原點對稱;
③若點P在曲線C上,則的面積不大于.
其中所有正確的結論的序號是 .
【思路點撥】寫出曲線C的方程,再逐個驗證三個結論.
【精講精析】②③.設P(x,y)為曲線C上任意一點,則
5、由得,
C:把(0,0)代入方程可得,與矛盾,故①不正確;
當M(x,y)在曲線C上時,點M關于原點的對稱點,也滿足方程,故曲線C關于原點對稱,故②正確;,故③正確.
6.(2011·安徽高考理科·T21)若,點A的坐標為(1,1),點B在拋物線上運動,點Q滿足,經(jīng)過點Q與x軸垂直的直線交拋物線于點M,點P滿足,求點P的軌跡方程.
【思路點撥】設出P點坐標,通過Q,B等中間量建立方程,消去中間量,的點P的軌跡方程.
【精講精析】解:由知Q,M,P三點在同一條垂直于x軸的直線上,故可設P(x,y),Q(x,),M(x,x),則即
6、 ①
再設由,即解得
②
將①式代入②式,消去,得
③
又點B在拋物線上,所以,再將③式代入,得
因為,兩邊同時除以得
故所求點P的軌跡方程為.
7. (2011·新課標全國高考理科·T20)在平面直角坐標系xOy中,已知點A(0,-1),B點在直線y = -3上,M點滿足, ,M點的軌跡為曲線C.
(Ⅰ)求C的方程;
(Ⅱ)P為C上的動點,l為C在P點處得切線,求O點到l距離的最小值.
【思路點撥】第(1)問,求
7、點的軌跡,可設點坐標為,然后利用條件得到點B的坐標,最后將條件轉化為坐標關系,得到滿足的關系式,化簡整理即得的方程;
第(2)問,設出點的坐標,利用導數(shù)求出切線的斜率,表示出的方程,再利用點到直線的距離公式求得點到距離的函數(shù),然后利用函數(shù)的知識求出最值即可.
【精講精析】(Ⅰ)設M(x,y),由已知得B(x,-3),A(0,-1).
所以=(-x,-1-y), =(0,-3-y), =(x,-2).
再由題意可知(+)??=0, 即(-x,-4-2y)??(x,-2)=0.
所以曲線C的方程式為y=x-2.
(Ⅱ)設P(x,y)為曲線C:y=x -2上一點,因為y=x,所以的斜率為
8、x
因此直線的方程為,即.
則O點到的距離.又,所以
當=0時取等號,所以O點到距離的最小值為2.
8.(2011·山東高考理科·T22)(本小題滿分14分)
已知直線l與橢圓C: 交于P(x1,y1),Q(x2,y2)兩不同點,且△OPQ的面積,其中O為坐標原點.
(Ⅰ)證明x12+x22和y12+y22均為定值
(Ⅱ)設線段PQ的中點為M,求的最大值;
(Ⅲ)橢圓C上是否存在點D,E,G,使得若存在,判斷△DEG的形狀;若不存在,請說明理由.
【思路點撥】本題重點考察學生的計算能力,相比較去年的圓錐曲線題目,今年的題目難度要大一些,是一道較好的選拔優(yōu)秀學生的題目.
9、(1)分斜率存在和不存在兩種情況討論.(2)利用第一問的結論,再應用基本不等式容易得出結論.(3)利用反證法,假設存在這樣的點,經(jīng)推理得出矛盾,從而證明原結論成立.
【精講精析】(Ⅰ)當直線的斜率不存在時,兩點關于軸對稱,則,由在橢圓上,則,而,則.于是,.當直線的斜率存在,設直線為,代入可得,即,由得,,化簡得
,
則,滿足
,
,
綜上可知,.
(Ⅱ)當直線的斜率不存在時,由(Ⅰ)知
當直線的斜率存在時,由(Ⅰ)知,
,
,當且僅當,即時等號成立,綜上可知的最大值為.
(Ⅲ)假設橢圓上存在三點,使得,
由(Ⅰ)知,
.
解得,,
因此只能從中選
10、取,只能從中選取,
因此只能從中選取三個不同點,而這三點的兩兩連線必有一個過原點,這與相矛盾,
故橢圓上不存在三點,使得.
9.(2011·山東高考文科·T22)(本小題滿分14分)
在平面直角坐標系中,已知橢圓.如圖所示,斜率為且不過原點的直線交橢圓于,兩點,線段的中點為,射線交橢圓于點,交直線于點.
(Ⅰ)求的最小值;
(Ⅱ)若?,(i)求證:直線過定點;
(ii)試問點,能否關于軸對稱?若能,求出此時的外接圓方程;若不能,請說明理由.
【思路點撥】本題重點考察學生的計算能力,相比較去年的圓錐曲線題目,今年的題目難度要大一些,是一道較好的選拔優(yōu)秀學生的題目.(I)設直線
11、,聯(lián)立方程,在由韋達定理得出中點E的坐標,由3點共線,可知解得,由基本不等式得出最小值.(II)(i)注意先求出k和n的關系,再由交點直線系方程得出l過定點. (ii)可先假設對稱,然后通過運算驗證這樣的圓是否存在.
【精講精析】(Ⅰ)由題意:設直線,
由消y得:,
設A、B,AB的中點E,則由韋達定理得:
=,即,,
所以中點E的坐標為,
因為O、E、D三點在同一直線上,
所以,即,
解得,
所以=,當且僅當時取等號,
即的最小值為2.
(Ⅱ)(i)證明:由題意知:n>0,因為直線OD的方程為,
所以由得交點G的縱坐標為,
又因為,,且?,所以,
又由(Ⅰ)
12、知: ,所以解得,所以直線的方程為,
即有,
令得,y=0,與實數(shù)k無關,
所以直線過定點(-1,0).
(ii)假設點,關于軸對稱,則有的外接圓的圓心在x軸上,
又在線段AB的中垂線上,
由(i)知點G,所以點B,
又因為直線過定點(-1,0),所以直線的斜率為,
又因為,所以解得或,
又因為,所以舍去,即,
此時k=1,m=1,E(),.
AB的中垂線為2x+2y+1=0,
圓心坐標為,圓半徑為,圓的方程為.
綜上所述, 點,關于軸對稱,此時的外接圓的方程為: .
10.(2011·遼寧高考理科·T20)(本小題滿分12分)如圖,已知橢圓C1的中心在原點O,長軸
13、左、右端點M,N在x軸上,橢圓C2的短軸為MN,且C1,C2的離心率都為e,直線⊥MN,l與C1交于兩點,與C2交于兩點,這四點按縱坐標從大到小依次為A,B,C,D.
(I)設,求與的比值;
(II)當e變化時,是否存在直線l,使得BO∥AN,并說明理由
【思路點撥】(I)先利用離心率相同設出的方程和直線的方程,再求出的坐標,然后計算與的長度就可求出比值;(II)先考慮直線過原點的情況,再考慮直線不過原點的情況,此時利用斜率相等(即=)建立等式關系,再考慮的因素,可得到關于的不等式,求解說明即可.
【精講精析】(Ⅰ)因為的離心率相同,故依題意可設
:,:,(,
設直線:
14、,分別與,的方程聯(lián)立,求得
……4分
當時,,分別用表示A,B的縱坐標,可知
:=. ……6分
(Ⅱ)時的不符合題意.時,∥當且僅當?shù)男甭?
與的斜率相等,即,
解得 ,
因為,又,所以,解得,
所以當時,不存在直線,使得∥;當時,存在直線,
使得∥. ……12分
11.(2011·湖南高考理科·T21)(13分)
如圖7,橢圓x軸被曲線:-b截得的線段長等于的長半軸長.
(Ⅰ)求的方程;
(Ⅱ)設與y軸的交點為M,過坐標原點O
15、的直線l與相交于點A,B,直線MA,MB分別與相交于點D,E.
(i)證明:MD;
(ii)記的面積分別為.問:是否存在直線l,使得
?請說明理由.
【思路點撥】本題以橢圓和拋物線為載體,考查兩曲線的基本知識.題中通過求曲線的方程考查兩曲線的基本知識點的關系.第二問通過證明的考查考查邏輯思維能力和探索參數(shù)的存在考查方程.解決本題需要較強的綜合運用知識的能力.考查了數(shù)形結合思想、等價轉化思想和方程思想.
【精講精析】(I)由題意知,從而,又,解得。
故,的方程分別為。
(II)(i)由題意知,直線的斜率存在,設為,則直線的方程為.
由得,
設,則是上述方程的兩個實根,于是。
16、
又點的坐標為,所以
故,即。
(ii)設直線的斜率為,則直線的方程為,由解得或,則點的坐標為
又直線的斜率為 ,同理可得點B的坐標為.
于是
由得,
解得或,則點的坐標為;
又直線的斜率為,同理可得點的坐標
于是
因此
由題意知,解得 或。
又由點的坐標可知,,所以
故滿足條件的直線存在,且有兩條,其方程分別為和。
12.(2011·湖南高考文科T21)(本小題滿分13分)已知平面內一動點P到點F(1,0)的距離與點P到y(tǒng)軸的距離的差等于1.
(Ⅰ)求動點P的軌跡C的方程;
(Ⅱ)過點F作兩條斜率存在且互相垂直的直線,設與軌跡C相交于點A,B,與軌跡C相交
17、于點D,E,求的最小值.
【思路點撥】本題考查求曲線的方程,考查利用代數(shù)方法研究幾何問題的基本方法,考查數(shù)形結合思想.考查運算能力,考查分析問題、解決問題的能力.
【精講精析】
(I)設動點的坐標為,由題意為
化簡得
當、
所以動點P的軌跡C的方程為
(II)由題意知,直線的斜率存在且不為0,設為,則的方程為.
由,得
設則是上述方程的兩個實根,于是
.
因為,所以的斜率為.
設則同理可得
故
當且僅當即時,取最小值16.
13.(2011·陜西高考理科·T17)(本小題滿分12分)
如圖,設P是圓上的動點,點D是P在軸上投影,
M為PD上一點,且.
18、
(Ⅰ)當P在圓上運動時,求點M的軌跡C的方程;
(Ⅱ)求過點(3,0)且斜率為的直線被C所截線段的長度.
【思路點撥】(1)動點M通過點P與已知圓相聯(lián)系,所以把點P的坐標用點M的坐標表示,然后代入已知圓的方程即可;(2)直線方程和橢圓方程組成方程組,可以求解,也可以利用根與系數(shù)關系;結合兩點的距離公式計算.
【精講精析】(Ⅰ)設點M的坐標是,P的坐標是,
因為點D是P在軸上投影,
M為PD上一點,且,所以,且,
∵P在圓上,∴,整理得,
即C的方程是.
(Ⅱ)過點(3,0)且斜率為的直線方程是,
設此直線與C的交點為,,
將直線方程代入C的方程得:
,化簡得,∴,,
所以線段AB的長度是
,即所截線段的長度是.